Witek Murek examina uma antiga parede de tijolos e sílex no campus de Cambridgeshire do Wellcome Sanger Institute.
“Usaremos uma ferramenta muito avançada projetada por bioengenheiros e desenvolvida ao longo de milhões de anos – a mão humana – e pegaremos algumas algas e as colocaremos em um envelope”, diz ele.
Esta é a caça aos tardígrados, o primeiro pequeno passo num enorme e muito ambicioso projecto científico: sequenciar os genomas de toda a vida na Terra.
Acompanhado pelo professor Mark Blaxter, que lidera o programa Árvore da Vida do instituto, Morik, pesquisador de pós-doutorado e especialista em tardígrados, continua a coletar líquen de uma nogueira no frondoso campus, antes de retornar ao laboratório com suas amostras.
Em 1998, um verme nematóide com um milímetro de comprimento foi o primeiro animal a ter todo o seu genoma sequenciado. O genoma humano foi sequenciado pela primeira vez apenas cinco anos depois, embora só tenha sido totalmente concluído em 2021.
O genoma são as instruções para a criação de um animal, escritas em um código químico conhecido como DNA. A genômica vai além dos genes para incluir todo o DNA encontrado entre os genes. A criação de “genomas de referência” para espécies poderia ajudar os cientistas a estudar melhor a biologia e a evolução dos organismos, bem como a identificar novos medicamentos e compostos.
O sequenciamento do genoma costumava levar anos. Blaxter sequenciou 18 genomas ao longo de 25 anos de estudo no início de sua carreira. Agora, o programa Árvore da Vida sequencia 48 amostras por semana, graças aos avanços na tecnologia de sequenciamento. Até agora, sequenciou 2.600 genomas, de baleias a fungos, concentrando-se principalmente em espécies britânicas e irlandesas.
Agora é a vez do tardígrado microscópico – o popular vencedor da competição Guardian Invertebrate do ano passado.
Cerca de 1.500 espécies de tardígrados – o nome significa “caminhante lento” – foram identificadas em todo o mundo até o momento. Eles são conhecidos por serem indestrutíveis, capazes de sobreviver ao calor escaldante, ao frio extremo e até mesmo a um feitiço no espaço sideral. Isso se deve à sua capacidade de secar e entrar em movimento suspenso até ser despertado pela água.
Mork inicia o processo de sequenciamento colocando as amostras de musgo e líquen que coletou em um copo d’água. Trinta minutos depois, os tardígrados começaram a se afastar.
Ele coloca pequenos pedaços de algas sob um microscópio e identifica rapidamente um tardígrado. Ela está balançando as perninhas gordinhas. Este “porco musgo” é um tardígrado translúcido, de tamanho médio, com cerca de 350 micrômetros de comprimento (o diâmetro de um fio de cabelo humano é de 50 micrômetros). Ele foi comido recentemente: Mork pode ver o conteúdo de seus intestinos.
Muric, que até agora coletou cerca de 20 dos 50 ursos d’água listados no Reino Unido (uma “subestimação” do número total de espécies, diz ele), precisaria ver seus ovos para identificar a espécie exata. Alguns tardígrados têm ovos moles; Outros têm formas de cogumelo, cone ou agulha na superfície.
Os tardígrados podem ser “carnívoros vorazes, caçando nematóides e comendo-os como espaguete”, diz Morek. Mas também revela como eles podem demonstrar cuidado parental. A mãe às vezes elimina sua cutícula (pele) com os ovos com segurança dentro da pele eliminada. Mas eles mantêm a pele grudada nas pernas até a eclosão dos ovos.
Mork faz uma lâmina improvisada – colocando o tardígrado entre o vidro – para confirmar sua classificação o mais fielmente possível. Deve ser temporário porque a água irá evaporar e o tardígrado poderá ser esmagado pelo vidro.
O tardígrado é mantido vivo e transferido para um tubo plástico codificado. Isso é congelado para sequenciamento posterior – mantido nos freezers especiais de porta dupla do laboratório a -71°C.
Existem quatro genomas de tardígrados de alta qualidade depositados em bases de dados públicas, Muric está a trabalhar em estreita colaboração em mais 14 e há quase 50 espécies no congelador à espera de serem sequenciadas.
Antes de extrair DNA para sequenciamento, Wittek deve “interromper” manualmente sua amostra. Ele pode cortar 200 micrômetros de tardígrado manualmente ou usar uma forma de trituração em um bloco de gelo quando congelado.
Os tardígrados contêm uma pequena quantidade de DNA, apenas 200 a 500 picogramas (um picograma equivale a um trilionésimo de grama). No passado, os investigadores precisavam de reunir 1.000 ursos aquáticos para obter ADN suficiente, um processo trabalhoso que era impossível com espécies raras ou difíceis de encontrar. Outra estratégia é usar uma única fêmea para produzir um grande número de clones genéticos.
Mas o Wellcome Sanger Institute publica uma abordagem diferente: o protocolo de sequenciamento multimodal picogram inputi.
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Usando esta técnica, o DNA genômico e o RNA são extraídos dos tardígrados e separados em dois tubos. Os pesquisadores então usam a reação em cadeia da polimerase (PCR) para amplificar esses fragmentos e produzir material suficiente.
A qualidade do DNA produzido é verificada e as amostras são entregues à equipe de operações científicas do instituto. Depois de sequenciados, os dados ficam disponíveis no cluster de computadores do instituto. A sequência em si consiste em milhões de longas cadeias dos quatro tipos de bases encontradas na molécula de DNA: adenina, citosina, guanina e timina (ACTG).
Felizmente para os pesquisadores tardígrados, os genomas dos tardígrados são pequenos – trinta vezes menores que o genoma humano. Embora o processo de PCR seja complexo, os cientistas precisam de menos dados para montar um genoma tardígrado.
Para Mork, o sequenciamento dos tardígrados ajudará a revelar como as espécies estão relacionadas entre si. Surpreendentemente, alguns tardígrados estão separados por 550 milhões de anos de evolução.
Mas a sequenciação do genoma também pode revelar como os superpoderes dos tardígrados – como a resistência ao congelamento (congelamento), a resistência à hipóxia (anóxia) e a capacidade de sobreviver repetidamente à desidratação (anidrose) – podem ajudar-nos.
“Como a maior parte da vida neste planeta é pequena, como os tardígrados, esta nova abordagem à sequenciação do genoma promete abrir as portas à sequenciação de toda a vida”, diz Blaxter. “Esses genomas irão, por sua vez, abrir novas ideias e oportunidades na biomedicina e na biotecnologia.”
Através do sequenciamento, os cientistas podem identificar os genes e proteínas necessários para esses processos. Se existe uma proteína específica que é importante na anidrobiose, poderíamos utilizá-la para produzir vacinas resistentes à seca, ou adicioná-la às culturas para torná-las mais resistentes à seca?
“Há muitas questões de pesquisa”, diz Mork. “Quanto mais sabemos, mais perguntas fazemos. É uma história que nunca acaba.”
Os invertebrados do ano chegaram em 2026
O tardígrado venceu no ano passado, mas quem vencerá em 2026? O apito foi dado para iniciar a terceira Competição de Invertebrados do ano.
Nós, as criaturas pontiagudas, somos uma pequena minoria no mundo animal. Humanos, cães, vacas, pássaros, peixes – podemos pensar que somos os governantes dos planetas, mas não somos. Representamos apenas 5% da vida animal na Terra; Mas, por outro lado, existem pelo menos 1,3 milhões de espécies de invertebrados para escolher.
Queremos que você indique sua criatura vulnerável favorita para participar do nosso imensamente popular Guardian Jamboree anual, que celebra a maravilha e a importância dos invertebrados do mundo. Sem os esforços invisíveis dos nossos vizinhos desconhecidos – caracóis, aranhas, esponjas, corais, bivalves, vespas e caranguejos – o grande edifício que é a civilização humana ruiria.
São polinizadores, construtores de solo, portadores de fertilidade, purificadores de água, predadores e controladores de pragas. Alguns invertebrados podem ainda estar a causar estragos no mundo humano, mas como disse o lendário biólogo E. O. Wilson: “A verdade é que precisamos de invertebrados, mas eles não precisam de nós.”
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